KR20130036725A

KR20130036725A - 땜납 볼 인쇄 장치

Info

Publication number: KR20130036725A
Application number: KR1020120109964A
Authority: KR
Inventors: 아키오 이가라시; 료스케 미즈토리; 나오아키 하시모토; 마사루 미츠모토; 마코토 홈마
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치플랜트테크놀로지
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2013-04-12
Also published as: JP5951425B2; CN103077896A; KR101367785B1; JP2013093555A; CN103077896B

Abstract

땜납 볼을 마스크 면 위에 적량 공급하여, 가능한 한 불필요한 땜납 볼이 발생하는 것을 방지하는 것이 요망되고 있다.
인쇄 테이블 위에 재치된 기판에 형성되어 있는 전극 위에 땜납 볼을 인쇄하는 마스크와 땜납 볼 충전 헤드를 구비하고, 땜납 볼 충전 헤드가, 땜납 볼 충전부와, 땜납 볼 공급부로 구성되며, 땜납 볼 공급부가 땜납 볼을 저류하는 실린지와, 땜납 볼을 마스크 면 위에 공급하는 호스와, 호스의 도중에 설치되고, 땜납 볼의 공급, 정지를 행하기 위한, 실린지를 상하 이동하는 구성으로 하였다.

Description

땜납 볼 인쇄 장치{SOLDER BALL PRINTING APPARATUS}

본 발명은 반도체 기판의 전극 위에 땜납 볼을 공급하는 인쇄기에 관한 것으로, 특히 땜납 볼을 충전 헤드에 공급하는 땜납 볼 공급부를 구비한 땜납 볼 인쇄 장치에 관한 것이다.

종래의 땜납 볼 인쇄기의 예가, 특허 문헌 1에 기재되어 있다. 이 공보에 기재된 인쇄기에서는, 간단한 구성으로 땜납 볼을 마스크 면 위에 균일하게 분산시켜서 마스크의 개구부에 충전하기 위하여, 땜납 볼 공급 헤드가 땜납 볼을 저류(貯留)하는 땜납 볼 저류부와, 땜납 볼 저류부의 하방으로 소정량의 땜납 볼을 마스크 면에 공급하기 위한 땜납 볼 공급부를 구비하고 있다. 땜납 볼 공급 헤드는 또한, 땜납 볼 충전 부재를 가지고, 이 땜납 볼 충전 부재는 땜납 볼 공급 부재를 사이에 두고 복수 설치되며, 땜납 볼 공급 헤드의 이동과 함께, 땜납 볼을 마스크 면의 개구부에 누르면서 여분의 땜납 볼을 긁어내는 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 마스크 면에 접촉하는 측에 반나선 형상의 선재를 가지고 있다.

땜납 볼 인쇄기에 땜납 볼을 공급할 때에 사용되는 계량 장치의 종래의 예가, 특허 문헌 2에 기재되어 있다. 이 공보에 기재된 입상(粒狀) 물질의 계량 계량 장치에서는, 입상 물질인 땜납 볼을 전사 헤드에 공급할 때에, 공급량을 계량한 후에 인쇄부로 공급하고 있다. 즉, 계량기가 입상 물질을 저류하는 저류부와 계량하는 계량부를 구비하고 있다. 그리고 계량부는, 입상 물질을 계량하는 계량 캐비티와, 계량된 입상 물질을 일시 저류하는 일시 저류 캐비티와, 그것들을 연결하는 유로를 가지고 있다.

계량 캐비티와 일시 저류 캐비티의 각도 차를 90도로 설정하고, 먼저 저류부에 땜납 볼을 공급하고, 기준 상태인 대기 상태로 유지한다. 이어서 계량기를 90도 우회전시킨다. 이것에 의해, 대기 상태에서 계량 캐비티에 충전된 입상 물질을, 일시적으로 일시 저류 캐비티로 이동시키고 있다. 이때, 일시 저류 캐비티 내로 이동한 입상 물질의 양이, 계량된 땜납 볼로 간주된다. 다음으로 계량기를 90도 좌회전시켜서, 일시 저류 캐비티 내의 입상 물질을 배출함과 함께, 계량 캐비티로 입상 물질을 충전한다. 상기 조작을 반복함으로써, 계량 조작이 실행된다.

일본 특허공개 제2010-135457호 공보 일본 특허공개 제2009-204442호 공보

상기 특허 문헌 1에 기재된 땜납 볼 인쇄기에서는, 땜납 볼 공급 테이블에 실린지 등에 의해 구성된 땜납 볼 저류부를 회전 가능하게 설치하고 있다. 그리고, 통상 상태에서는 이 땜납 볼 저류부의 땜납 볼 배출구가 수평 방향이 되도록 하고, 땜납 볼을 땜납 볼 공급부에 공급할 때에, 로터리 액추에이터가 땜납 볼 저류부를 회전시키고 있다. 이것에 의해, 땜납 볼 공급부 내의 땜납 볼의 양에 따라 땜납 볼 저류부를 동작시켜서, 땜납 볼을 보충 가능하게 하고 있다.

이 특허 문헌 1에 기재된 인쇄기에서는, 땜납 볼 공급부 내의 땜납 볼을 공급할 수 있기 때문에, 필요량의 변화에 따른 공급이 가능해진다. 그러나, 필요한 땜납 볼 양을 어떻게 땜납 볼 공급부에 확보할지에 대해서는, 충분하게는 개시가 없다.

또, 상기 특허 문헌 2에 기재된 계량 장치에서는, 2장의 겹쳐진 판의 일방에, 땜납 볼이 유통하는 유로를 플랫 가공에 의해 형성하고 있다. 그리고, 계량 캐비티와 1차 저류 캐비티의 각도 차를 90로 설정하고, 계량기를 90도 회전시켜서 입상 물질의 배출과 충전을 번갈아 실시하고 있다. 이 계량 장치에서는, 계량 시에 땜납 볼을 정류(停留)시킬 필요가 있어, 유로의 일부를 협소한 유로로 하고 있다. 그 때문에, 고정밀도로 계량 사용으로 하면 경량기(輕量機)를 저속으로 회전운동 동작시킬 필요가 생기고, 그 경우, 유로 도중에서 입상 물질이 막혀, 충분한 공급이나 배출을 할 수 없게 되는 사태가 발생할 우려가 있다. 이 문제점을 해소하기 위하여, 경량기를 고속으로 회전운동시키면, 계량 정밀도가 저하된다. 또, 1회의 회전운동 동작에서는, 유로 형상에 의해 정해지는 양의 땜납 볼밖에 공급할 수 없어, 인쇄 매체에 따른 임의의 양의 공급이 곤란하다.

본 발명은, 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 땜납 볼 인쇄기가 구비하는 땜납 볼 공급 기구가 땜납 볼 공급량을 적정하게 제어하는 것에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 장치의 대형화를 초래하지 않고, 양호한 정밀도로 임의의 양의 땜납 볼을 공급 가능하게 하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본원 발명에서는 인쇄 테이블 위에 재치(載置)된 기판에 형성되어 있는 전극 위에 땜납 볼을 인쇄하는 마스크와 땜납 볼 충전 헤드를 구비하고, 땜납 볼 충전 헤드가, 땜납 볼 충전부와, 땜납 볼 공급부로 구성되며, 땜납 볼 충전부와 땜납 볼 공급부를 함께 상하로 이동시키는 충전 헤드 상하 구동 기구와, 상기 땜납 볼 공급부를 상하로 이동하여 땜납 볼을 공급·정지하는 공급부 상하 구동 기구로 구성하였다.

또, 땜납 볼 공급부는 땜납 볼을 저류하는 실린지와, 땜납 볼을 마스크 면 위에 공급하는 호스로 구성되고, 공급부 상하 구동 기구에 의해, 땜납 볼 공급부를 상하 이동시킴으로써 상기 호스의 도중을 휘게 하거나 펴거나 함으로써 땜납 볼의 공급, 정지를 행하는 구성으로 하였다.

또한, 상기 목적을 달성하는 본 발명의 특징은, 인쇄 테이블 위에 재치되고 전극이 형성된 기판에 다수의 개구가 형성된 마스크를 겹치고, 땜납 볼 충전 헤드를 사용하여 상기 기판의 전극에 땜납 볼을 인쇄하는 땜납 볼 인쇄 장치에 있어서, 상기 땜납 볼 충전 헤드는, 상기 땜납 볼을 상기 마스크에 충전하는 땜납 볼 충전부와, 상기 땜납 볼을 저류하고 상기 땜납 볼 충전부에 상기 땜납 볼을 소정량 공급하는 땜납 볼 공급부를 가지고 있고, 상기 땜납 볼 공급부는 상기 땜납 볼을 저류하는 실린지와, 이 실린지에 접속하고, 상기 땜납 볼을 상기 마스크의 표면 위에 공급하는 유로를 형성하는 가요성(可撓性)의 대전 방지 호스와, 상기 대전 방지 호스의 중간부를 유지하고, 상기 땜납 볼을 상기 마스크의 표면에 공급하는 것과 정지하는 것을 전환하는 경사 전환 기구를 가지고, 이 경사 전환 기구는 상기 대전 방지 호스의 중간에 형성되는 제1 직선부의 각도를 가변으로 하는 것에 있다.

상기 구성으로 함으로써, 땜납 볼을 공급하는 호스를 폄으로써 땜납 볼을 공급하고, 휘어지게 함으로써 땜납 볼의 공급을 정지할 수 있으며, 땜납 볼의 공급 시간을 제어함으로써 원하는 양의 땜납 볼을 마스크 면 위에 공급할 수 있고, 땜납 볼의 소비량을 적정하게 관리할 수 있으며, 또한, 고정밀도의 인쇄를 행할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 땜납 볼 공급부를 탄성 부재로 이루어지는 유로로 함과 함께, 이 유로에 경사 전환 기구를 설치하였기 때문에, 원하는 양의 땜납 볼을 마스크 면 위에 공급할 수 있다. 그 결과, 땜납 볼 인쇄기에 있어서, 땜납 볼의 소비량을 적정하게 관리할 수 있고, 또한 용이하게 볼을 공급하면서 인쇄할 수 있다. 또, 탄성 부재로 이루어지는 유로와 경사 전환 기구를 설치하는 것만이어도 되고, 땜납 볼 저류부 등을 움직이게 하지 않고 땜납 볼을 마스크 면에 공급할 수 있기 때문에, 땜납 볼 인쇄기의 대형화를 회피할 수 있다.

도 1은 땜납 볼 인쇄기의 개략 구성도이다.
도 2는 땜납 볼 충전 헤드의 개략 구성도이다.
도 3은 땜납 볼 충전 부재를 설명하는 도면이다.
도 4는 땜납 볼 공급부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5는 땜납 볼 충전부와 마스크 및 인쇄 기판의 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 땜납 볼 공급 기구의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 땜납 볼 공급 기구의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 땜납 볼 인쇄의 공정을 나타내는 플로우 차트이다.

이하, 도면을 이용하여 본 발명을 설명한다. 도 1에 본 발명의 땜납 볼 인쇄기의 전체 구성을 나타낸다. 도 1(a)는 땜납 볼을 충전하기 전의 상태를, 도 1(b)는 땜납 볼의 충전 중의 상태를 나타낸다. 도 2에 땜납 볼 인쇄용 헤드 부분의 구성도로 마스크 면으로부터 멀어져 있는 상태를 나타낸다. 도 3은 땜납 볼 공급부가 마스크 면에 접촉한 상태를 나타내는 도면이다. 도 4는 땜납 볼 공급부로부터 마스크 면에 땜납 볼을 공급하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.

도 1에 나타내는 바와 같이 땜납 볼 인쇄기(1)는 지주(2)가 설치되어 있고, 이 지주(2)의 상부에 땜납 볼 충전 헤드(3)가 마스크(12) 면 위를 수평으로 이동하기 위한 이동 빔(10)이 설치되어 있다. 땜납 볼 충전 헤드(3)를 설치한 헤드 테이블(8)은, 구동용 모터(6)에 의해 커플링(6a)을 개재하여 볼나사(5)를 회전 구동함으로써, 마스크(12) 면 위를 수평 방향(X축 방향)으로 왕복 이동하는 구성으로 되어 있다. 또, 땜납 볼 충전 헤드(3)를 구성하는 땜납 볼 공급부(4)는 헤드 테이블(8)에 장착되어 있다. 헤드 테이블(8)에는 땜납 볼 충전부(9)와 땜납 볼 공급부(4)를 상하(Z축 방향)로 이동시키기 위한 충전 헤드 상하 구동 기구를 구성하는 상하 구동 실린더(7), 및 도시 생략한 보조 상하 구동 기구가 설치되어 있다. 또 땜납 볼 공급부만을 상하로 이동시키는 공급부 상하 구동 기구인 공급부 구동 실린더(4M)(도 2 참조)가 설치되어 있다.

즉, 땜납 볼 공급부(4)는, 상하 구동 실린더(7)에 의해 땜납 볼 충전부(9)와 함께 상하로 이동함과 함께, 땜납 볼 공급부(4)가 단독으로 상하로 이동할 수 있게 구성되어 있다. 이 때문에, 땜납 볼 공급부(4)에 장착되어 있는 땜납 볼을 공급하는 호스(4c)(대전 방지 호스)가, 단독으로 상하 이동할 수 있게, 슬랙(slack)이 생기는 길이로 설정되어 있다. 마스크(12)는 마스크 장착 프레임(11)에 설치되어 있고, 마스크 장착 프레임(11)을 상하로 이동할 수 있게도 구성할 수 있다.

또, 땜납 볼 인쇄기(1)의 가대(架臺) 측에는 인쇄 테이블(17)이 설치되어 있고, 인쇄 테이블(17)과 마스크(12) 사이에 카메라 이동 빔(13)이 설치되어 있다. 카메라 이동 빔(13)은 가대(1) 위에 설치한 지지 기둥(2)에 설치되어 있고, 도면의 전후 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있게 구성되어 있다. 인쇄 테이블(17)에는 도시 생략하였지만, 인쇄하는 기판(15)을 고정하기 위한 복수의 흡착 구멍을 구비한 진공 흡착 기구가 설치되어 있다. 또한, 카메라 이동 빔(13) 위를 이동하는 상하 2시야 카메라(14)가 도시 생략한 이동 테이블에 설치되어 있다. 인쇄 테이블(17)은 도시 생략하였지만 수평 방향(전후·좌우·회전 방향)으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 즉, 인쇄 테이블(17)은 상하로 이동하기 위한 인쇄 테이블 상하 구동 기구(16)와, 도시 생략하였지만 인쇄 테이블을 수평 방향으로 이동시키기 위하여, 인쇄 테이블(17)의 하부에는 XYθ 테이블이 설치되어 있다. 인쇄 테이블(17) 위에 인쇄하는 기판(15)이 얹어져서 고정되면, 상하 2시야 카메라(14)가 마스크(12) 면과 기판(15) 면에 설치된 위치 맞춤 마크를 촬상하고, 도시 생략한 제어부에서 화상 처리하여 위치 맞춤 마크의 편차를 검출하며, XYθ 테이블을 구동하여, 인쇄 테이블(17)을 편차 분만큼 수평 이동시켜서 위치를 맞추는 구성으로 되어 있다.

위치 맞춤이 종료되면 테이블 상하 구동 기구(16)를 동작시켜서, 인쇄 테이블(17)을 상승시키고, 기판(15)을 마스크(12) 면에 접촉시킨다. 다음으로, 상하 구동 기구(7)를 동작시켜서, 땜납 볼 충전 헤드(3)의 충전부(9)가 마스크 면에 접촉하는 위치까지 강하시킨다. 그리고, 공급부 구동 실린더(4M)를 상하로 이동하도록 구동하고, 땜납 볼 공급부(4)의 공급구에 접속되어 있는 땜납 볼 공급 호스(대전 방지 호스)(4c)를 펴고 나서 땜납 볼 충전부(9)를 통하여 마스크(12) 면에 땜납 볼을 공급하고, 그 후, 땜납 볼 충전 헤드(3)를 수평 이동함으로써, 땜납 볼 충전부(9)에 의해 마스크(12)의 개구부로부터 땜납 볼(23)을 기판(15)의 전극부에 공급 하는 것이다.

도 2에 땜납 볼 충전 헤드의 전체 구성을 나타낸다. 이 도면은 땜납 볼 충전 헤드(3)가 마스크(12)의 면으로부터 멀어져 있고, 마스크 면에는 땜납 볼(23)이 공급되지 않도록, 땜납 볼 공급 호스(4c)의 도중에 휨부를 설치하고 있는 상태이다. 땜납 볼 충전 헤드(3)는 크게 분할하면, 헤드 테이블(8)에, 땜납 볼 공급부(4)와 땜납 볼 충전부(9)가 상하 이동 가능하게 장착되어 있다. 땜납 볼 공급부(4)는 땜납 볼(23)을 저류하는 실린지(18)가 실린지 장착 부재(베이스판)(20)에 고정구(39)에 의해 장착되어 있다. 이 실린지(18)의 하부에 설치한 땜납 볼 공급구에 땜납 볼 공급 호스(4c)가 접속되어 있다. 또, 공급부 구동 실린더(4M)가 실린지 장착 부재에 접속되어 있고, 이 공급부 구동 실린더(4M)를 구동하여, 실린지 장착 부재(20)와 함께 실린지(18)를 상하로 이동시킨다. 땜납 볼 공급 호스(4c)의 일단(一端) 측은, 땜납 볼 충전부(9)에 설치되어 있는 덮개에 고정(나사 고정)되어 있다. 이 때문에, 공급부 구동 실린더(4M)를 동작시켜서 땜납 볼 공급부(4)의 실린지(18)를 상하 이동시키면, 땜납 볼 공급 호스(4c)의 중간부를 신축시킴으로써, 땜납 볼(23)의 공급과, 정지를 행할 수 있다. 즉, 땜납 볼 충전부(9)에 대하여, 실린지(18)를 이간시키는 방향(상방향)으로 이동시키면, 땜납 볼 공급 호스(4c)가 펴져서 땜납 볼(23)을 땜납 볼 충전부(9)에 공급하고, 실린지(18)에 근접하는 방향(하방향)으로 이동시키면, 땜납 볼 공급 호스(4c)에 슬랙이 생겨, 땜납 볼(23)의 공급을 정지시키는 구성으로 되어 있다. 이 상세 구성은 후술한다.

땜납 볼 충전부(9)와 땜납 볼 공급부(4)는 이동 빔(10)에 설치한 리니어 레일(10r) 위를 수평으로 이동하는 구성이며, 도 1에서 설명한 바와 같이 모터와 볼나사에 의해 구동되는 구성으로 되어 있다. 땜납 볼 충전부(9)는, 덮개부(22)(도 5 참조)와, 덮개부(22)에 설치한 충전 부재 장착 프레임(19)과 땜납 볼의 충전 부재(21)로 구성되어 있다.

또, 덮개부(22)의 하부에는, 마스크 개구부에 땜납 볼(23)을 충전하기 위한 충전 부재(21)가 충전 부재 장착 프레임(19)에 장착되어 있다. 이 충전 부재(21)는 반나선 형상의 복수의 선재로 구성되어 있고, 땜납 볼 공급부(4)로부터 충전 부재(21) 내에 땜납 볼이 공급되면, 반나선 형상 선재(21L)의 사이로부터 땜납 볼(23)이 마스크 면 위에 공급되도록 구성되어 있다. 또, 땜납 볼 충전 헤드(3)의 수평(X축 방향) 이동에 수반하여, 충전 부재(21)를 구성하는 반나선 형상의 선재의 작용으로 땜납 볼(23)에 회전력이 부가되어서 마스크 개구부에 밀어넣기 쉬워진다. 또, 땜납 볼 충전부(9)는 땜납 볼 충전 헤드(3)의 수평 이동 방향과 동일한 방향으로 진동을 가하는 가진(加振) 기구를 설치함으로써, 땜납 볼(23)을 마스크(12) 면 위에 떨어지기 쉽게 할 수 있다. 예를 들면, 100㎐ 이상의 주파수로 진동을 가하는 가진기(25)와, 10㎐ 이하의 저주파의 진동를 가하는 가진기를 설치할 수 있다.

도 3에 땜납 볼 충전부의 선재의 충전 부재 장착 프레임에 장착 전의 평면도를 나타낸다. 도 3(a)는 충전 부재(21)를 충전 부재 장착 프레임(19)에 장착하기 전의 평면도를, 도 3(b)는 (a)의 B부의 확대도를 나타낸 것이다. 충전 부재(21)는, 도면에 나타내는 바와 같이, 평행하게 설치된, 소정의 간격(본 실시예에서는 약 35㎜)을 가지는 2개의 장착부(21P)(장착부의 폭은 약 5㎜)와, 장착부(21P)의 사이에 소정 각도(θ=약 5도～35도)의 복수의 선재(21L)(굵기 0.1㎜)를 소정의 간격(21S)(약 0.1㎜)으로 형성한 것이다. 장착부에는 소정의 간격으로 충전 부재 장착 프레임(19)에 장착하기 위한 구멍(21H)을 형성하고 있다. 이 구멍부를 나사 등으로 충전 부재 장착 프레임(19)에 고정하는 구조이다. 본 선재의 형성은 두께 0.1㎜의 강판을 에칭에 의해 가공한 것이다. 또한, 본 실시예의 선재는, 간격을 둔 2개의 장착부(21P)에 축심을 어긋나게 한 상태로 설치되어 있다. 선재의 각도 θ는 바람직하게는 약 10도 정도가 좋다. 이 장착부(21P)는 땜납 볼 공급 헤드(3)의 진행 방향에 대하여 직각 방향이 길이 방향이 되도록 형성되어 있다. 즉, 땜납 볼 충전 헤드(3)의 폭의 길이로 되어 있다. 이 충전 부재 장착 프레임(19)의 개구부를 걸치는 형태로 선재(21L)가 장착된다. 즉, 장착 시에는 땜납 볼 충전 부재 장착 프레임(19)의 개구부를 걸치도록 상하 방향으로 나선형 코일의 위 절반을 잘라 장착한 형상이 된다. 이 때문에, 땜납 볼 충전 헤드(3)를 헤드 상하 구동 기구(7)로 마스크 측에 소정의 가압력을 작용시켜서 접촉시킨 경우, 마스크(12)와의 접촉부가 헤드 진행 방향에 대하여 소정의 각도를 가지는 선재가 복수 동시에 이동하게 된다.

또, 도시 생략하였지만, 땜납 볼 충전 헤드(3)에는 마스크(12) 면 위에 잔류하는 땜납 볼(23)의 양을 계측하기 위하여, 광센서로 구성되는 거리 센서를 설치하고 있다. 땜납 볼 충전 헤드(3)를 이동시킴으로써 마스크 면에 대하여 높이를 계측하고, 마스크 면의 높이가 변화하고 있는 부분의 높이와, 헤드 이동 거리를 계측함으로써 땜납 볼(23)의 산(山)의 폭을 구하고, 그 폭으로부터 땜납 볼(23)의 잔량을 구하도록 하고 있다. 즉 사용하는 땜납 볼(23)의 직경에 따라, 미리 땜납 볼(23)의 산폭과 잔량을 계측하고, 그것을 제어부에 기억해 두며, 그것을 이용하여 잔량을 구하는 것이다.

다음으로, 마스크 면으로의 땜납 볼 공급의 동작을 도 2와 도 4를 이용하여 설명한다.

땜납 볼의 공급은 도 2에 나타내는 땜납 볼 충전 헤드의 상태로부터, 도 4의 (a)에는 땜납 볼 충전 헤드가 마스크 면에 접촉할 때까지 강하시키고, 또한, 땜납 볼 공급부가 휘어짐을 가지고 있는 상태를 나타내고 있다. 도 4의 (b)는 땜납 볼 충전 헤드(3)를 마스크 면까지 강하시킨 상태로, 또한 땜납 볼 공급부(4)는 땜납 볼 공급 호스(4c)가 휘어짐이 없는 상태로 펴진 상태를 나타내고 있다.

먼저, 충전 헤드 상하 구동 기구(7)를 구동하여 마스크(12)에 충전 부재(21)가 접촉할 때까지 강하시킨다. 이때, 실린지 장착 부재(20)도 함께 강하시킨다. 충전 부재(21)가 마스크(12)에 접촉할 때까지는, 땜납 볼(23)이 마스크 면 위에 낙하하지 않도록 하고 있다. 다음으로, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이 땜납 볼 공급부를 상승시키고, 땜납 볼 공급 호스(4c)를 펴서 실린지 내의 땜납 볼(23)이 땜납 볼 충전 부재(21)를 통하여 마스크 면 위에 공급된다. 이때, 마스크 면 위에 공급하는 땜납 볼의 양은, 땜납 볼 공급 호스를 펴고 있는 시간과 공급량의 관계를 미리 측정해 두고, 그 결과에 의거하여 공급량 제어를 행하도록 하고 있다. 마스크 면 위에 일정량의 땜납 볼을 공급하면 땜납 볼 공급 호스(4c)에 슬랙을 가지게 하도록 상하 구동 기구에 의해, 실린지(18)를 상승시킨다. 이 상태로, 땜납 볼 충전 부재(21)를 수평 방향으로 이동시켜서 마스크 면의 개구부에 땜납 볼을 충전한다.

도 5에 충전 헤드가 마스크 면 위를 이동할 때의 위에서 본 도면을 나타낸다. 또한 이 도면에서는, 헤드 테이블(8)이나 충전 헤드 상하 구동 기구(7)는 생략하고 있다.

도면에 있어서, 기판(15) 위에 마스크(12)가 재치되고, 그 위를 충전 헤드가 X축 방향으로 이동하는 상태를 나타내고 있다. 땜납 볼 충전부(9)의 폭 방향은 기판(15)의 폭보다 길게 설정되어 있다. 덮개부(22)의 중앙에는 땜납 볼 공급 호스(4c)를 장착하는 장착 금구(27)가 설치되어 있다. 이렇게 구성함으로써, 충전 헤드를 1 왕복시키는 것만으로 확실하게 땜납 볼을 기판 전극에 인쇄할 수 있다.

다음으로 도 6을 이용하여 다른 실시예를 설명한다. 도 6에는 땜납 볼 충전 헤드(3) 및 땜납 볼 공급부(4), 땜납 볼 충전부(9)의 부분을 나타낸 도면이다. 또한 이 도면에서는, 땜납 볼 공급부로부터, 마스크 면 위에, 직접 땜납 볼을 공급하는 구성을 나타내고 있지만, 도 2와 마찬가지로 땜납 볼 충전부를 통하여 공급하는 구성으로 하여도 된다.

도 6에 있어서 땜납 볼 충전 헤드(3)는, 헤드 테이블(8)과, 이 헤드 테이블(8)에 재치한 구동 실린더(7)와, 헤드 테이블(8)의 측부에 부설된 땜납 볼 공급부(4)와, 땜납 볼 공급부(4)에 접속되는 땜납 볼 충전부(9)를 구비하고 있다.

땜납 볼 공급부(4)는, 실린지(18) 내에 수용된 땜납 볼(23)을 땜납 볼 충전부(9)에 공급하기 위한 저류·공급 수단이며, 대전 방지 호스(4c)를 하단(下端) 측에 구비하고 있다. 이 땜납 볼 공급부(4)의 상세는, 도 7을 이용하여 후술한다.

땜납 볼 충전부(9)는, 헤드 테이블(8)의 배면 측에 장착한 상하 실린더(7)의 피스톤봉(33)의 선단에 장착한 지지 부재(24)와, 이 지지 부재(24)에 복수 개 장착한 충전 부재 장착 프레임(19)을 가지고 있다. 지지 부재(24)의 측면에는, 땜납 볼 공급부(4)의 대전 방지 호스(4c)가 장착구(27)에 의해 장착되어 있다.

충전 부재 장착 프레임(19)에는, 땜납 볼(23)을 마스크(12)에 형성된 미소한 개구에 밀어넣을 때에 사용하는 충전 부재(21)가 장착구(25)에 의해 장착되어 있다. 이들 충전 부재장착 프레임(19)과 충전 부재(21)의 쌍은, 땜납 볼 충전 헤드(3)의 이동 방향, 즉 도 6의 좌우 방향으로 배치되어 있다. 충전 부재(21)는, 대전 방지 호스(4c)의 선단부의 개구(4ch)로부터 마스크(12)의 면 위에 공급된 땜납 볼로서 마스크(12)의 개구에 충전할 수 없었던 땜납 볼(23)을 긁어 모은다. 그와 함께, 땜납 볼(23)이 충전되어 있지 않은 마스크(12)의 개구에 땜납 볼(23)을 충전한다.

여기서, 충전 부재(21)는, 도 3에서 설명한 것과 동일한 구성이며, 반나선 형상의 복수의 선재로 구성되어 있다. 땜납 볼 공급부(4)로부터 땜납 볼 공급 호스(대전 방지 호스)(4c)에 땜납 볼(23)이 공급되면, 땜납 볼 공급부(4c)의 개구(4ch)로부터 땜납 볼(23)이 마스크(12)의 상면에 공급된다. 땜납 볼 충전 헤드(3)의 수평(X축 방향) 이동에 수반하여, 충전 부재(21)를 구성하는 반나선 형상의 선재는, 땜납 볼(23)을 마스크(12)의 개구에 이동시킴과 함께 밀어넣는다.

땜납 볼 충전 헤드(3)에는, 마스크(12) 면 위에 잔류하는 땜납 볼(23)의 양을 계측하기 위하여, 광센서로 구성된 도시 생략한 거리 센서를 설치하고 있다. 땜납 볼 충전 헤드(3)를 수평 이동시키면, 마스크(12)의 개구에 땜납 볼(23)이 충전된 부분에서는, 마스크(12) 면보다 높이가 높게 변화되고 있다. 그래서, 이 높이를 계측하면, 땜납 볼(23)의 잔량을 구할 수 있다. 즉, 사용하는 땜납 볼(23)의 직경에 따라, 미리 땜납 볼(23)의 산의 높이와 잔량을 계측하고, 그들 값을 도시 생략한 제어부에 기억해 두어 잔량을 구한다.

다음으로 도 7을 이용하여, 땜납 볼 공급부(4)에 대하여 설명한다. 땜납 볼 공급부(4)에서는, 수직으로 배치된 실린지 장착 부재(20) 위에, 땜납 볼(23)을 저류하는 원통 형상의 실린지(18)가 띠 형상의 고정 수단(39)으로 노브(39a) 고정되어 있다. 또 실린지의 장착 높이를 일정하게 하기 위하여 누름 핀(39b)이 설치되어 있다. 실린지(18)의 하단부는 원추 형상으로 오므라들어 있고, 이 오므라짐부(18a)의 하단에 접속 수단(18b)을 개재하여 대전 방지 호스(4c)가 접속되어 있다. 대전 방지 호스(4c)는, 수직 하방으로 연장되는 부분(제1 직선부)(4ca)과, 마찬가지로 수직 하방으로 연장되는 부분(제3 직선부)(4cf)과 구부러져 있는 부분(4cb～4cc)을 가지고 있으며, 구부러져 있는 부분의 중간부(제2 직선부)(4cd)에는, 땜납 볼(23)을 땜납 볼 충전부(9)에 공급하는 것을 정지하기 위하여, 대전 방지 호스(4c)의 기울기를 전환하는 경사 전환 기구(30)를 구비하고 있다.

대전 방지 호스(4c)는 수지제이며, 바람직하게는 4불화에틸렌 수지 등 유연한 재질이 좋다. 또, 대전 방지 호스(4c)는, 투명 또는 반투명이 바람직하다. 그리고, 땜납 볼(23)을 땜납 볼 충전부(9)에 공급하는 대전 방지 호스(4c)의 길이는, 땜납 볼 충전부(9)의 상하 이동에 대응할 수 있도록 슬랙을 형성하여 장착되어 있다.

경사 전환 기구(30)는, 직사각 형상의 판인 경사 전환판(35)과, 이 경사 전환판(35)에 대전 방지 호스(4c)를 고정하는 호스 고정구(36)와, 경사 전환판(35)을 회전시키기 위한 샤프트(41a), 베어링(42)[도 7(c) 참조]을 구비하고 있다. 또, 샤프트(41a)의 한쪽 단에는 피니언(38)이 고정되고, 이 피니언(38)을 회전시키기 위하여 랙(37)이 설치되어 있다. 샤프트(41a)와, 경사 전환판(35), 피니언(38)의 연결은 키(41b) 등을 사용하거나, 도시 생략하였지만 샤프트(41a)를 클램프하여 고정할 수 있다. 또, 랙(37)을 상하로 이동시키기 위하여 랙의 일방 단[도 7(b)에서는 상단(上端)] 측에 실린더(41)가 장착되어 있다.

랙(37)을 상하 이동시키면, 실린지 장착 부재(20)에 베어링(42)을 통하여 유지된 피니언(38)이 회전운동하고, 피니언축(38a)에 고정된 경사 전환판(35)도 회전운동하며, 경사 전환판(35)과 그것에 고정된 대전 방지 호스(4c)의 기울기가 변화된다.

또 경사 전환판(35)의 중심부 부근에는, 이 경사 전환판(35)이 실린지 장착 부재(20)에 대하여 회전운동할 수 있도록, 피니언축(38a)이 끼워져 삽입되는 구멍이 형성되어 있다. 경사 전환판(35)과 실린지(18) 사이 및 경사 전환판(35)과 땜납 볼 충전부(9) 사이의 대전 방지 호스(4c)의 길이는, 경사 전환판(35)이 회전운동해도 대전 방지 호스(4c)에 과잉한 장력이 부하되지 않도록, 길게 설정하고 있다. 또, 경사 전환판(35)의 기울기가 변경되거나, 땜납 볼 충전부(9)가 상하로 이동해도, 대전 방지 호스(4c)가 대응할 수 있는 길이로 하고 있다. 또한, 도시를 생략하였으나, 실린지(18)와 경사 전환판(35) 사이에는 대전 방지 호스(4c)의 길이를 조정할 수 있는 조정판을 설치하고 있다.

또한 본 실시예에서는, 땜납 볼(23)의 공급을 정지시키는 경우에는, 대전 방지 호스(4c)의 공급구 측이 상방향으로 약 30도가 되도록 경사 전환판(35)을 기울여서 설치하고 있다[도 7(b) 참조]. 이것에 의해, 땜납 볼(23)이 땜납 볼 충전부(9)로 낙하하는 것을 방지하고 있다. 또, 땜납 볼(23)을 땜납 볼 충전부(9)에 공급하는 경우는, 대전 방지 호스(4c)의 공급구 측이 하방향이 되도록, 컨트롤러(40)가 랙(37)을 구동하여 경사 전환판(35)을 약 45도의 각도로 한다[도 7(d) 참조]. 이때, 실린지(18) 측의 대전 방지 호스(4c)는, 「く」자형으로 구부러진다.

공급하는 땜납 볼(23)의 양은, 미리 실험적으로 구해 둔다. 즉, 경사 전환판(35)의 각도를 45도로 하고 나서의 경과 시간과 공급되는 땜납 볼(23)의 양의 관계를 구하고, 컨트롤러(40)의 기억 수단(40b)에 기억해 둔다. 이 관계로부터 연산 수단(40a)이 필요한 땜납 볼(23)의 양을 연산하고, 랙(37)을 구동하여 공급 시간을 제어한다.

또 본 실시예에서는, 사용하는 마이크로볼의 직경을 20㎛～100㎛로 하고, 대전 방지 호스(4c)의 내경을 4㎜로 하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 본 실시예에서는, 땜납 볼 공급부(4)는, 실린지 장착 부재(20)마다 장착 가능하고, 실린지(18) 내에 땜납 볼(23)이 없어지면, 실린지 장착 부재(20)마다 교환하면 되기 때문에, 메인터넌스가 용이하다.

또한, 경사 전환판(35)에 장착한 호스 고정구(36)보다 상류 측으로서, 대전 방지 호스(4c)가 위치하는 부분보다 하측에, 핀(35a)을 설치하고 있다. 그리고 핀(35a)을, 대전 방지 호스(4c)의 굴곡부(4cc)보다 하류 측에 위치시키고 있다. 핀(35a)을 설치하였기 때문에, 경사 전환판(35)을 기울여서 땜납 볼(23)을 낙하시키는 경우에, 경사 전환판(35)에 직선부를 확보할 수 있어 땜납 볼(23)의 안정적인 낙하가 가능하게 된다.

또한, 대전 방지 호스(4c)를 경사 전환판(35)에 고정하는 호스 고정구(36)를 2지점 이상 설치하면, 경사 전환판(35)에 확실하게 직선부를 확보할 수 있다. 그러나, 대전 방지 호스(4c)의 변형의 자유도를 증가시키면, 인쇄기(1)의 사이즈를 소형화할 수 있다. 그래서, 본 실시예에서는, 대전 방지 호스(4c)를 경사 전환판(35)에 고정하는 위치를 1지점으로 하고, 땜납 볼을 낙하시킬 때만 핀(35a)에 의해 대전 방지 호스(4c)의 직선부를 확보하고 있다.

도 8에 인쇄기의 동작의 플로우 차트를 나타낸다. 본 플로우 차트는 땜납 볼의 공급에 앞서 설명한 땜납 볼 충전부에 대하여 땜납 볼 공급부를 상하 이동시킴으로써, 대전 방지 호스를 굴곡시키거나 폄으로써 땜납 볼의 공급 정지를 행하는 방식에 대하여 설명한 것이다. 호스 중간부를 회전시키는 방식은 땜납 볼 공급 공정에서의 동작이 다를 뿐으로, 다른 공정은 본 동작과 동일하다.

땜납 볼 인쇄기의 인쇄 테이블 위에 인쇄를 행하는 기판을 탑재한다(S10). 다음으로 인쇄 테이블 위에 탑재된 기판을 인쇄 테이블에 고정한다(S11). 기판의 고정이 완료되면 2시야 카메라를 이동하여 기판 및 마스크에 설치한 위치 맞춤 마크를 촬상한다(S12). 촬상한 화상을 화상 처리하여 마크 위치의 편차량을 구한다(S13). 구해진 편차량에 따라 인쇄 테이블을 수평 이동하여 위치를 맞춘다(S14). 위치 맞춤이 종료되면 2시야 카메라를 퇴피시키고, 인쇄 테이블을 마스크 면에 접촉하는 위치까지 상승시킨다(S15). 땜납 볼 충전부(9)를 마스크 면에 접촉하는 위치까지 강하시킨다(S16). 땜납 볼 공급부를 충전 헤드에 대하여 상승시키고 원하는 양의 땜납 볼을, 땜납 볼 충전부를 통하여 마스크 면에 공급한다(S17). 땜납 볼 공급은 땜납 볼 충전 헤드를 소정의 인쇄압이 될 때까지 강하시킨다(S18). 수평 가진하면서 땜납 볼 충전 헤드를 마스크 길이 방향(X 방향)으로 이동시켜서 땜납 볼을 마스크 개구부로부터 기판 위의 전극면에 인쇄한다(S19). 또한, 인쇄 테이블에 반입하기 전에 전극부에는 땜납 볼 공급 전에 플럭스가 미리 인쇄되어 있다. 인쇄가 종료되면, 땜납 볼 충전 헤드를 상승시키고, 땜납 볼 충전 헤드를 마스크 면이나 소정 거리 이간시킨다(S20). 다음으로, 땜납 볼 충전 헤드를 수평 방향으로 이동시켜서 땜납 볼 충전 헤드에 설치되어 있는 높이 센서(광센서)를 사용하여 마스크 면 위에 잔류하고 있는 땜납 볼의 양을 계측한다(S21). 계측 결과에 의거하여, 다음의 인쇄에 사용하는 땜납 볼의 양을 결정하고, 제어부에 기록해 둔다(S22). 인쇄 테이블을 강하시켜서 마스크 면으로부터 기판을 분리하고, 기판을 다음의 공정으로 반송한다(S23).

이상과 같이, 본 발명에서는 땜납 볼 충전 헤드를 마스크 면에 접촉하는 위치까지 강하시키고 나서, 땜납 볼을 마스크 면에 땜납 볼을 원하는 양만큼 공급하기 위하여 공급 기구의 공급 시간을 제어하면 되고, 인쇄 종료 후, 광센서로 땜납 볼의 잔량을 계측하여, 부족분을 공급하도록 하였기 때문에 불필요한 땜납 볼의 발생을 없앨 수 있다.

1 : 땜납 볼 인쇄기 2 : 기둥
3 : 땜납 볼 충전 헤드 4 : 땜납 볼 공급부
4M : 공급부 구동 실린더 5 : 볼나사
6 : 구동용 모터 6a : 커플링
7 : 구동 실린더 8 : 헤드 테이블
9 : 땜납 볼 충전부 10 : 이동 빔
10r : 리니어 레일 11 : 마스크 장착 프레임
12 : 마스크 13 : 카메라 이동 빔
14 : 2시야 카메라 15 : 기판(웨이퍼)
16 : 테이블 상하 구동 기구 17 : 인쇄 테이블
18 : 실린지 19 : 충전 부재 장착 프레임
20 : 실린지 장착 부재 21 : 충전 부재
22 : 덮개부 23 : 땜납 볼
24 : 지지 부재 30 : 경사 전환 기구
35 : 경사 전환판

Claims

인쇄 테이블 위에 재치된 기판에 형성되어 있는 전극 위에 땜납 볼을 인쇄하는 마스크와 마스크 면 위를 상하로 이동하는 상하 구동 기구를 구비한 땜납 볼 충전 헤드를 구비한 땜납 볼 인쇄 장치에 있어서,
상기 땜납 볼 충전 헤드가, 땜납 볼 충전부와 땜납 볼 공급부로 구성되고, 상기 땜납 볼 충전부와 땜납 볼 공급부를 동시에 상하 이동시키는 상하 구동 기구와, 상기 땜납 볼 공급부를 상하로 이동시키는 공급부 구동 기구가 설치되고,
상기 땜납 볼 공급부가 땜납 볼을 저류(貯留)하는 실린지와 땜납 볼 충전부 사이를 대전 방지 호스로 연결하고, 상기 공급부 구동 기구를 동작시켜서 상기 대전 방지 호스를 펴거나 휘게 함으로써 땜납 볼의 공급 정지를 행하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 마스크 면으로의 상기 땜납 볼의 공급량을, 상기 호스를 펴는 시간으로 제어하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄 장치.
제2항에 있어서,
상기 호스의 실린지 측은 슬랙이 형성되어 있고, 땜납 볼의 공급 시에는 상기 슬랙이 수평 방향에 대하여 대략 등각도가 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 땜납 볼 공급부의 호스는 땜납 볼 충전부를 구성하는 덮개에 나사 고정되고, 상기 충전부를 구성하는 반나선 형상의 선재부를 통하여 땜납 볼이 마스크 면 위에 공급되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄 장치.
제1항에 있어서,
상기 공급부 구동 기구 대신, 상기 대전 방지 호스의 일단(一端) 측을 상기 땜납 볼 충전부의 외측 단부(端部)에 고정하고, 상기 대전 방지 호스의 도중에, 상기 땜납 볼을 상기 마스크의 표면에 공급과, 정지를 전환하기 위한 경사 전환 기구를 설치하며, 상기 대전 방지 호스의 중간부에 형성되는 제2 직선부의 각도를 가변함으로써 땜납 볼의 공급과 정지를 행하는 구성인 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄 장치.
제5항에 있어서,
상기 경사 전환 기구가, 실린지 장착 부재와, 이 실린지 장착 부재 위에 회전운동 가능하게 설치한 경사 전환판과, 상기 경사 전환판에 상기 호스를 고정하는 고정부를 가지고, 상기 경사 전환판의 일단 측에 이 경사 전환판의 경사 각도를 가변으로 하는 피니언을 설치하고, 상기 실린지 장착 부재에 이 피니언과 맞물리는 랙을 설치하고, 상기 랙이 이동함으로써, 상기 대전 방지 호스의 상기 제2 직선부의 경사 각도를 가변으로 한 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄 장치.
제5항에 있어서,
상기 땜납 볼 충전부는, 헤드 테이블에 설치한 상하 구동 실린더의 피스톤봉에 접속한 지지 부재와, 이 지지 부재의 하면으로서 땜납 볼 충전 헤드의 진행 방향으로 나란히 장착된 복수의 충전부 지지 부재와, 이 충전부 지지 부재의 하측에 장착한 반나선 형상의 선재로 구성된 충전 부재를 가지는 것을 특징으로 하는 땜납 볼 인쇄 장치.